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lazihuman 2024-01-05 19:36:45

文章标签 nfc 碰一碰数据字段数据格式 文章分类 Android 移动开发

背景知识

近场通信（Near Field Communication，简称NFC），是一种新兴的技术，使用了NFC技术的设备（例如移动电话）可以在彼此靠近的情况下进行数据交换，是由非接触式射频识别（RFID）及互连互通技术整合演变而来的，通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能，利用移动终端实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等应用。NFC可以理解为是RFID的一个子集。目前手机比较火的“碰一碰”功能就依托于该技术。
ISO/IEC 14443定义了TypeA、TypeB两种卡片读写标准：

Type A型卡在读写机上向卡传送信号时，是通过13.56MHz的射频载波传送信号。其采用方案为同步、改进的Miller编码方式，通过100%ASK传送；当卡向读写机具传送信号时，通过调制载波传送信号。使用847kHz的副载波传送Manchester编码。
而Type B型卡在读写机具向卡传送信号时，也是通过13.56MHz的射频载波信号，但采用的是异步、NRZ编码方式，通过用10%ASK传送的方案；在卡向读写机具传送信号时，则是采用的BPSK编码进行调制。

对比两种卡型，可以看出，Type B型与Type A型卡相比有以下优势：

（1）芯片具有更高的安全性。接收信号时，不会因为能量损失而使芯片内部逻辑及软件工作停止。
（2）支持更高的通讯速率。Type A最大的数据通讯速率为150Kbit/s -200Kbit/s ，应用10%ASK技术的Type B至少可支持400Kbit/s 的速率。
（3）外围电路设计简单。读写机具到卡以及卡到读写机具的编码方式均采用NRZ方案，电路设计对称，设计时可使用简单的UARTS。
（4）抗干扰能力强。负载波采用BPSK调制技术，较Type A方案降低了6dB的信号声。

在ISO/IEC 14443-3规定了TYPEA，TYPEB 的防冲突机制。二者防冲突机制的原理完全不同。前者是基于BIT冲突检测协议，后者则是通过字节、帧及命令完成防冲突。防冲突机制使非接触式IC卡能进行并行操作，及在多张卡同时进入有效操作区后，可对其进行有条不紊的操作，这样就使选定卡片的数据不受其它卡数据干扰，携带有多种卡的用户可不必寻找正确的一张卡，只用算法编程，读写机具即可自动做到选取正确的一张卡进行后续操作。这样方便了操作，提高了应用的并行性，也提高了系统的速度。

关于两种类型的卡片的分类：

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├── TypeA卡
│   ├── MifareOne(市面上的卡大部分都是M1卡，广泛应用于公交、地铁、门禁等诸多领域)
│   │   ├── S50 (容量：1K）
│   │   ├── S70 (容量：4K)
│   │   └── ...
│   ├── NTAG
│   │   ├── NTAG213(容量：180Bytes 可读写：144Bytes)
│   │   ├── NTAG215(容量：540Bytes 可读写：504Bytes)
│   │   ├── NTAG216(容量：924Bytes 可读写：888Bytes)
│   │   └── ...
│   ├── UID卡(M1模拟卡,可以随意修改UID)
│   └── ...
└── TypeB卡
    └── CPU卡(如居民二代身份证、部分银行卡等)

MifareOne卡(M1卡)

M1卡常见的卡片型号分为S20卡、S50卡、S70卡等，区别在于存储大小不同，以应用最广泛的S50卡为例：

S50分为16个扇区、每个扇区4块(0~3 Block)、共64块，每块16个字节。

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按块号编址为0~63，第0扇区的块0用于存放厂商代码，已经固化不可更改。

其它扇区的块0、块1、块2为数据块，用于存储数据，块3为控制块，分别存放:

密码A(6bytes)、存取控制(4bytes)、密码B(6bytes)

每个扇区的密码和存取控制是独立的，可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制。三个控制位以正和反两种形式存在于存取控制字节中，决定了该块的访问权限。如果进行减值操作，必须验证KEYA, 如果进行加值操作，必须验证KEYB。

注意：

M1卡读、写新的扇区前要先通过认证。
在存储控制前后的密码KEYA与密码KEYB读取出来都为0x00，并不代表该密码就是0x00，而是对密码进行了保护。修改认证密码可以防止别人获取到数据。通常卡片出厂时秘钥为{0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF}、Android NFC库通常的读写的秘钥为 {0xD3,0xF7,0xD3,0xF7,0xD3,0xF7}

详细参考链接:Mifare和CPU卡简介与比较 Mifare Classic 破解参考:http://t.zoukankan.com/k1two2-p-5415400.html

NTAG卡

NTAG213、NTAG215和NTAG216由恩智浦半导体公司开发，并作为标准NFC标签IC与NFC设备或NFC兼容型近距离耦合设备配合，广泛用于市场应用，如零售、游戏和消费电子等。NTAG213、NTAG215和NTAG216（后文通称为NTAG21x）设计为完全符合NFC Forum类型2标签和ISO/IEC14443类型A规范。

目标应用包括户外和印刷媒体智能广告、SoLoMo应用、产品验证、NFC货架标签、手机配套标签。目标用例包括户外智能广告、产品认证、手机配套标签、蓝牙或Wi-Fi配对、电子货架标签和名片。还可对NTAG21x存储器进行分段，以同时部署多个应用。

以NTAG216卡片为例：

EEPROM 以4 字节为1 个Block 来组织，READ 和WRITE 均以Block 地址作为最小寻址单位，READ 指令中的地址为读取的起始地址，依次读出4 个Block 的数据。WRITE 指令每次写入当前地址对应的Block。

扣除制造商信息区和配置信息区后，用户可以使用的数据空间为Block 04h~E1h，总计222 Blocks，即888 字节。E2h 存储Dynamic Lock Bytes。E3h~FBh 为芯片配置信息区，FCh~FFh 为制造商信息区。整体空间划分示意图如下：

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NTAG卡的序列号也就是UID一共有七个，存放在page0, page1中, 其中UID0-UID2在page0中的前三个字节,第四个字节是卡类型与前3个字节的UID的BCC异或校验。UID3-UID6在page1中，UID3-UID6的BCC校验在page2的第一个字节。

BER与TLV

BER（BasicEncoding Rules）是一种编码规格说明，描述如何将 ASN.1 类型的值编码成字节串(string of octets)的方法。其他编码规则是在BER的基础上添加新的规则构成，比如 DER。

TLV是BER编码的一种，为了使手机准确识别出多种或多段NFC标签信息，需要使用TLV格式。BER传输语法的格式一直是TLV 三元组 <Tag,Length, Value>，每一段占一个字节。其中Value部分可以嵌套另一个 TLV，其格式如下：

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Tag字段的含义
Tag分为3部分，最高两位，第六位和低五位。
bit8~bit7：组合代表tag所属类型

00 通用级 universal class
01 应用级 application class
10 规范级 context-specific class
11 私有级 private class

bit6：是否具有嵌套的TLV子结构。

bit5~bit1：如果为全1，则Tag扩展至后续的字节，否则是具体的Tag正文。

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Tag后续字节：

bit8：为1时存在后续字节，为0时不存在后续字节

bit7~bit1：Tag正文

Length字段含义:
首字节bit8：
如果为0，则该Length仅有1字节，bit7~bit1值代表Value字段的长度。
如果为1，则表示长度有扩展字节，bit7~bit1值代表后续扩展的字节数，后续扩展字节数表示Value字段的长度。
Value字段含义:
Value数据段一般没有特定的编码规则，但在某些场合，如果首字节的Bit8为1时，需要前补0x00。
例如，如果Value1=0x74F2，Value2=0xB34A，则需要将Value2重新转换为0x00B34A，对应Length长度+1。

通常，我们将NDEF格式数据放在Value数据段。